(57)【要約】【課題】電子放出源、その製造方法及びこれを採用した電子放出素子を提供する。【解決手段】カーボン系物質と、樹脂成分と溶媒成分とからなるビークルと、平均粒径が１００ないし１０００ｎｍであり、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、およびＳｉＯ２からなる群より選択された一種以上の金属酸化物と、を備える電子放出源形成用の組成物。これにより、電子放出源形成用の組成物を利用すれば、電子放出源製造時空気雰囲気下で焼成が可能であり、したがって、焼成後に残炭量が著しく減少するだけでなく、焼成時にＣＮＴの劣化率が非常に減少することにより、高い電流密度を有する電子放出源を得ることができる。また、電子放出源を利用すれば、信頼性の向上した電子放出素子を得ることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボン系物質と、
平均粒径が１００ないし１０００ｎｍであり、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、およびＳｉＯ２からなる群より選択された一種以上の金属酸化物と、
を含む電子放出源。
【請求項２】
前記金属酸化物の含量は、前記カーボン系物質１質量部を基準として、５ないし１００質量部であることを特徴とする請求項１に記載の電子放出源。
【請求項３】
前記カーボン系物質１質量部を基準として、０．２５ないし１０質量部の無鉛フリットが更に含まれることを特徴とする請求項１に記載の電子放出源。
【請求項４】
前記無鉛フリットは、酸化スズ五酸化燐であることを特徴とする請求項３に記載の電子放出源
【請求項５】
カーボン系物質と、
無鉛フリットと、
を含む電子放出源。
【請求項６】
前記無鉛フリットは、酸化スズ−五酸化燐であることを特徴とする請求項５に記載の電子放出源。
【請求項７】
前記無鉛フリットの含量は、前記カーボン系物質１質量部を基準として０．２５ないし１０質量部であることを特徴とする請求項５に記載の電子放出源。
【請求項８】
互いに対向して配置された第１基板及び第２基板と、
前記第１基板上に形成されたカソード電極と、
前記第１基板上に形成されたカソード電極と電気的に連結されるように形成された請求項１〜７の、何れか１項に記載の電子放出源と、
前記第２基板上に形成されたアノード電極と、
前記電子放出源から放出された電子によって発光する蛍光層と、
を備えることを特徴とする電子放出素子。
【請求項９】
カーボン系物質と、
樹脂成分および溶媒成分からなるビークルと、
平均粒径が１００ないし１０００ｎｍであり、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、およびＳｉＯ２からなる群より選択された一種以上の金属酸化物と、
を含む電子放出源形成用の組成物。
【請求項１０】
前記金属酸化物の含量は、前記カーボン系物質１質量部を基準として５ないし１００質量部であることを特徴とする請求項９に記載の電子放出源形成用の組成物。
【請求項１１】
前記金属酸化物の質量百分率１０％に該当する粒径（Ｄ１０）と、質量百分率９０％に該当する粒径（Ｄ９０）との差が３００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項９に記載の電子放出源形成用の組成物。
【請求項１２】
前記カーボン系物質１質量部を基準として０．２５ないし１０質量部の無鉛フリットが更に含まれることを特徴とする請求項９に記載の電子放出源形成用の組成物。
【請求項１３】
前記無鉛フリットは、酸化スズ−五酸化燐を含むことを特徴とする請求項１２に記載の電子放出源形成用の組成物。
【請求項１４】
カーボン系物質と、
樹脂成分と溶媒成分とからなるビークルと、
無鉛フリットと、
を含む電子放出源形成用の組成物。
【請求項１５】
前記無鉛フリットは、酸化スズ−五酸化燐を含むことを特徴とする請求項１４に記載の電子放出源形成用の組成物。
【請求項１６】
前記無鉛フリットの含量は、カーボン系物質１質量部を基準として０．２５ないし１０質量部であることを特徴とする請求項１４に記載の電子放出源形成用の組成物。
【請求項１７】
請求項９〜請求項１６の、何れか１項の電子放出源形成用の組成物を得るステップと、
前記電子放出源形成用の組成物を基板に印刷するステップと、
前記印刷された電子放出源形成用の組成物を酸素ガスまたは酸素と窒素とからなる混合ガス雰囲気下で焼成するステップと、
を含む電子放出源の製造方法。
【請求項１８】
前記電子放出源形成用の組成物は、感光性樹脂、光開始剤及びフィラーからなる群より選択された一種以上を更に含み、
前記電子放出源形成用の組成物の印刷ステップを、前記電子放出源形成用の組成物を塗布した後、電子放出源の形成領域に応じて露光及び現像させることで行うことを特徴とする請求項１７に記載の電子放出源の製造方法。
【請求項１９】
前記焼成ステップを３５０℃ないし５００℃の温度条件下で行うことを特徴とする請求項１７に記載の電子放出源の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子放出源、その製造方法及びこれを採用した電子放出素子に係り、より詳細には、焼成時のカーボン系物質の劣化が抑制された電子放出源、その製造方法及びこれを採用した電子放出素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子放出素子は、アノード電極とカソード電極との間に電圧を印加して電界を形成することにより、カソード電極の電子放出源から電子を放出させ、この電子をアノード電極側の蛍光体層に含まれる蛍光物質に衝突させて発光させるものであり、ディスプレイ装置に適用されうる。
【０００３】
カーボンナノチューブ（以下、ＣＮＴとも記載する）などのカーボン系物質は、電子伝導性及び電界集中効果に優れており、仕事関数が低く、電界放出特性に優れており、低電圧駆動が容易であり、大面積化が可能であるため、電子放出素子の理想的な電子放出源として期待されている。
【０００４】
カーボンナノチューブなどの電子放出源の製造方法は、例えば、ＣＶＤ法などを利用するカーボンナノチューブ成長法や、カーボンナノチューブを含む電子放出源形成用の組成物を利用するペースト法などを含む。前記ペースト法を利用すれば、製造コストが低く、大面積で電子放出源の形成が可能である。カーボンナノチューブを含む電子放出源形成用の組成物は、例えば、特許文献１に記載されている。
【０００５】
従来のカーボン系物質を含む電子放出源を製造する過程においては、電子放出源形成用の組成物の焼成工程を経るが、このような焼成過程中に、ＣＮＴのようなカーボン系物質が熱分解により電子放出能力が低下してしまうことを未然に防止するために、不活性ガス雰囲気下で行う。
【０００６】
ところが、不活性ガス雰囲気下で焼成工程を実施すると、電子放出源の製造時に使用される有機物などの除去が十分でなく、これにより電子放出能力が低下する。そして、特に電子放出源の製造時に鉛含有フリット成分を使用する場合、ＣＮＴの熱分解が更に促進されて、電子放出素子の製作において、各工程ステップを経る毎にＣＮＴの電子放出特性の劣化が進行してゆくという問題が発生する。
【特許文献１】米国特許第６，４３６，２２１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が達成しようとする技術的課題は、前記したような問題点を解決するためのものであって、空気などの、不活性雰囲気以外の雰囲気下での焼成が可能であり、ＣＮＴのようなカーボン系物質の劣化を抑制しうる電子放出源形成用の組成物と、これを利用した電子放出源及びその製造方法と、前記電子放出源を採用して信頼性が向上した電子放出素子とを提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記技術的課題を解決するために、本発明はカーボン系物質と、平均粒径が１００ないし１０００ｎｍであり、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、およびＳｉＯ２からなる群より選択された一種以上の金属酸化物と、を含む電子放出源を提供する。
【０００９】
前記金属酸化物の含量は、前記カーボン系物質１質量部を基準として５ないし１００質量部であることが好ましい。
【００１０】
前記電子放出源には前記カーボン系物質１質量部を基準として０．２５ないし１０質量部の無鉛フリットが更に含まれることが好ましい。
【００１１】
前記無鉛フリットは、酸化スズ五酸化燐（以下、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５とも記載する）であることが好ましい。
【００１２】
前記無鉛フリットの含量は、前記カーボン系物質１質量部を基準として０．２５ないし１０質量部であることが好ましい。
【００１３】
また、前記技術的課題を達成するために、互いに対向して配置された第１基板及び第２基板と、前記第１基板上に形成されたカソード電極と、前記第１基板上に形成されたカソード電極と電気的に連結されるように形成された上述の、何れかに記載の電子放出源と、前記第２基板上に形成されたアノード電極と、前記電子放出源から放出された電子によって発光する蛍光層と、を備えることを特徴とする電子放出素子を提供する。
【００１４】
また、前記技術的課題を達成するためにカーボン系物質と、樹脂成分および溶媒成分からなるビークルと、平均粒径が１００ないし１０００ｎｍであり、Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、およびＳｉＯ２からなる群より選択された一種以上の金属酸化物と、を含む電子放出源形成用の組成物を提供する。
【００１５】
前記金属酸化物の含量は、前記カーボン系物質１質量部を基準として５ないし１００質量部であることが好ましい。
【００１６】
前記金属酸化物の質量百分率１０％に該当する粒径（Ｄ１０）と、質量百分率９０％に該当する粒径（Ｄ９０）との差が３００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００１７】
前記カーボン系物質１質量部を基準として０．２５ないし１０質量部の無鉛フリットが更に含まれることが好ましい。
【００１８】
前記無鉛フリットは、酸化スズ−五酸化燐を含むことが好ましい。
【００１９】
また、前記技術的課題を達成するために、カーボン系物質と、樹脂成分と溶媒成分とからなるビークルと、無鉛フリットと、を含む電子放出源形成用の組成物を提供する。
【００２０】
前記無鉛フリットは、酸化スズ−五酸化燐を含むことが好ましい。
【００２１】
前記無鉛フリットの含量は、カーボン系物質１質量部を基準として０．２５ないし１０質量部であることが好ましい。
【００２２】
また、前記技術的課題を達成するために、上述の何れかの電子放出源形成用の組成物を得るステップと、前記電子放出源形成用の組成物を基板に印刷するステップと、前記印刷された電子放出源形成用の組成物を酸素ガスまたは酸素と窒素とからなる混合ガス雰囲気下で焼成するステップと、を含む電子放出源の製造方法を提供する。
【００２３】
前記電子放出源形成用の組成物は、感光性樹脂、光開始剤及びフィラーからなる群より選択された一種以上を更に含み、前記電子放出源形成用の組成物の印刷ステップを、前記電子放出源形成用の組成物を塗布した後、電子放出源の形成領域に応じて露光及び現像させることで行うことが好ましい。
【００２４】
前記焼成ステップを３５０℃ないし５００℃の温度条件下で行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の電子放出源形成用の組成物を利用すれば、電子放出源の製造時に空気雰囲気下で焼成が可能であり、したがって、従来の電子放出源の製造方法と違って、焼成後の残炭量が著しく減少するだけでなく、焼成時にＣＮＴの劣化率が非常に減少することにより、高い電流密度を有する電子放出源を得ることができる。前記電子放出源を利用すれば、信頼性の向上した電子放出素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の電子放出源形成用の組成物は、カーボン系物質と、ビークル及び平均粒径が１００ないし１０００ｎｍであるＡｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、およびＳｉＯ２のうち選択された一つ以上の金属酸化物とを含む。ビークルは樹脂成分と溶媒成分とからなる。この組成物には、無鉛フリットが更に付加されてもよく、前記無鉛フリットの非制限的な例として、ＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５などがある。前記無鉛フリットはカーボン系物質１質量部を基準として０．２５ないし１０質量部含まれる事が好ましい。
【００２７】
本発明で使用する金属酸化物の平均粒径は、前記したように、１００ないし１０００ｎｍであることが好ましい。もし、平均粒径が１００ｎｍ未満であれば、金属酸化物の分散が難しくなるおそれがあり、１０００ｎｍを超過すれば、電子放出及び正孔注入時に不利となるおそれがある。
【００２８】
前記金属酸化物は、質量百分率１０％に該当する粒径（Ｄ１０）と、質量百分率９０％に該当する粒径（Ｄ９０）との差が３００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１０〜３００ｎｍである。もし、Ｄ１０とＤ９０との差が３００ｎｍを超過すれば、電界放出上のアーク放電を誘発するおそれがある。前記Ｄ１０と、前記Ｄ９０とについて詳細を述べる。金属酸化物の粒径分布グラフ（粒径−粒子頻度）を作成し、前記グラフの曲線と粒子頻度＝０の直線との間に形成された面積において、最小の粒径から積分を開始して、前記面積の１０％に該当する箇所の粒径をＤ１０とし、９０％に該当する箇所の粒径をＤ９０とする。
【００２９】
前記金属酸化物の平均粒径が１００ないし１０００ｎｍであり、前記金属酸化物の粒子の最小粒径（Ｄｍｉｎ）が１０ｎｍ以上であり、最大粒径（Ｄｍａｘ）が１３００ｎｍ以下であることが好ましい。もし、金属酸化物の粒子の最小粒径（Ｄｍｉｎ）が１０ｎｍ未満であれば、ペーストの製造が容易ではなくなることがあり、最大粒径（Ｄｍａｘ）が１３００ｎｍを超過すれば、電子放出正孔注入時に不利となることがあり、アーク放電を誘発するおそれがある。
【００３０】
前記金属酸化物の含量は、前記カーボン系物質１質量部を基準として５ないし１００質量部であることが好ましく、特に、１０ないし６０質量部であることが更に好ましい。
【００３１】
本発明では、前記金属酸化物を電子放出源形成用の組成物に付加すれば、空気雰囲気下で焼成処理しても、空気によるＣＮＴのようなカーボン系物質の劣化を効果的に遮断できる。
【００３２】
また、本発明の電子放出源形成用の組成物は、構成成分としてカーボン系物質、ビークル及び無鉛フリットを含み得る。前記フリットとしてはＳｎＯ−Ｐ２Ｏ５が好ましい。
【００３３】
本発明において、前記無鉛フリットの含量は、カーボン系物質１質量部を基準として０．２５ないし１０質量部であることが好ましい。もし、無鉛フリットの含量が０．２５質量部未満であれば、電子放出源の付着性が低下するおそれがあり、１０質量部を超過すれば、電子放出特性が低下するおそれがある。
【００３４】
本発明で使用されるカーボン系物質は、伝導性及び電子放出特性に優れており、電子放出素子の作動時にアノード部の蛍光層にむけて電子を放出させて蛍光体を励起する役割を担う。このようなカーボン系物質の非制限的な例としては、カーボンナノチューブ、グラファイト、ダイアモンド、フラーレン、または炭化ケイ素などが使用され、その中でもカーボンナノチューブが最も好ましい。
【００３５】
本発明の電子放出源形成用の組成物に含まれるビークルは、電子放出源形成用の組成物の印刷性及び粘度を調節する役割を担う。前記ビークルは、樹脂成分及び溶媒成分からなりうる。前記樹脂成分は、例えば、エチルセルロース、またはニトロセルロースのようなセルロース系樹脂；ポリエステルアクリレート、エポキシアクリレートまたはウレタンアクリレートのようなアクリル系樹脂；およびポリビニルアセテート、ポリビニルブチラル、またはポリビニルエーテルのようなビニル系樹脂からなる群より選択される、少なくとも一種を含み得るが、これに制限されるものではない。前記したような前記樹脂成分のうち一部は、感光性樹脂の役割を同時に行える。
【００３６】
前記溶媒成分は、例えば、テルピネオール、ブチルカルビトール（Ｂｕｔｙｌ  Ｃａｒｂｉｔｏｌ：ＢＣ）、ブチルカルビトールアセテート（Ｂｕｔｙｌ  Ｃａｒｂｉｔｏｌ  Ａｃｅｔａｔｅ：ＢＣＡ）、トルエン及びテキサノールからなる群より選択される、少なくとも一種を含み得る。この中、テルピネオールを含むことが好ましい。
【００３７】
前記樹脂成分の含量は、カーボン系物質１質量部を基準として１ないし５質量部、更に好ましくは、２ないし３質量部である。
【００３８】
前記溶媒成分の含量は、カーボン系物質１質量部を基準として５ないし１５質量部、好ましくは、８ないし１２質量部でありうる。ここで、前記樹脂成分と溶媒成分とからなるビークルの含量が前記範囲を逸脱する場合には、電子放出源形成用の組成物の印刷性及び流れ性が低下するおそれがある。特に、ビークルの含量が前記範囲を超過する場合には、乾燥時間が過度に長くなるおそれがある。
【００３９】
また、本発明の電子放出源形成用の組成物は、必要に応じて感光性樹脂、光開始剤、及びフィラーからなる群より選択された一種以上を更に含みうる。
【００４０】
電子放出源形成用の組成物のうち前記感光性樹脂は、電子放出源のパターニングに使用される物質である。前記感光性樹脂の非制限的な例としては、アクリレート系モノマー、ベンゾフェノン系モノマー、アセトフェノン系モノマー、またはチオキサントン系モノマーなどがあり、より具体的には、エポキシアクリレート、ポリエステルアクリレート、２，４−ジエチルオキサントン、または２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノンなどを使用できる。前記感光性樹脂の含量は、カーボン系物質１質量部を基準に３ないし１０質量部が好ましく、より好ましくは、５ないし８質量部でありうる。感光性樹脂の含量が３質量部未満である場合には、露光感度が低下するおそれがあり、１０質量部を超過する場合には、現像し難いくなるおそれがある。
【００４１】
前記光開始剤は、前記感光性樹脂が露光される時に感光性樹脂の架橋結合を開始する役割を担う。前記光開始剤の非制限的な例としては、ベンゾフェノンなどがある。前記光開始剤の含量は、カーボン系物質１質量部を基準として３ないし１０質量部が好ましく、より好ましくは５ないし８質量部である。光開始剤の含量が３質量部未満である場合には、効率的な架橋結合が行われないためパターン形成に問題が発生し、１０質量部を超過すれば、製造コストの上昇の原因となり得るためである。
【００４２】
前記フィラーは、基板と十分に接着できないナノサイズを有する無機物の伝導性を更に向上させる役割を担う物質であって、この非制限的な例としては、Ａｇ、またはＡｌなどがある。
【００４３】
以下、前記した電子放出源形成用の組成物を利用して電子放出源を製造する方法を説明する。
【００４４】
まず、電子放出源形成用の組成物を前記したような成分及び含量で製造する。前記電子放出源形成用の組成物に関する詳細な説明は前記と同様であり、その説明を省略する。
【００４５】
その後、前記提供された電子放出源形成用の組成物を基板に印刷する。前記“基板”とは、電子放出源が形成される基板であり、形成しようとする電子放出素子によって異なることがあり、これは、当業者には容易に認識可能である。例えば、前記“基板”は、カソードとアノードとの間にゲート電極が備えられた形態の電子放出素子を製造する場合には、カソードとなり、カソードの下部にゲート電極が備えられた形態の電子放出素子を製造する場合には、カソードとゲート電極とを絶縁させる絶縁層となりうる。
【００４６】
電子放出源形成用の組成物を印刷するステップは、感光性樹脂を備える場合と、感光性樹脂を含んでいない場合とによって異なる。電子放出源形成用の組成物が感光性樹脂を備える場合には、別途のフォトレジストパターンが不要である。すなわち、基板上に感光性樹脂を備える電子放出源形成用の組成物を塗布した後、これを所望の電子放出源の形成領域に応じて露光及び現像する。
【００４７】
一方、電子放出源形成用の組成物が感光性樹脂を含んでいない場合には、別途のフォトレジストパターンを利用したフォトリソグラフィ工程が必要である。すなわち、まず、フォトレジスト膜を利用してフォトレジストパターンを形成した後、前記フォトレジストパターンを利用して電子放出源形成用の組成物を基板上に印刷する。
【００４８】
前記したように印刷された電子放出源形成用の組成物は、酸素ガスまたは１０００ｐｐｍ以下、特に、１０ないし５００ｐｐｍの酸素が存在する窒素ガス雰囲気下での焼成ステップを経る。このような酸素ガス雰囲気下での焼成ステップを通じ、電子放出源形成用の組成物のうちカーボン系物質は、基板との接着力が向上し、ビークルは、揮発及び除去され、他の無機バインダーなどが溶融及び固形化されて、電子放出源の耐久性の向上に寄与できる。
【００４９】
前記焼成温度は、電子放出源形成用の組成物に含まれたビークルの揮発温度及び時間を考慮して決定することができる。一般的な焼成温度は、３５０ないし５００℃であり、好ましくは４５０℃である。焼成温度が３５０℃未満であれば、ビークルなどの揮発が十分に行われないという問題点が発生し、焼成温度が５００℃を超過すれば、製造コストが上がり、基板が損傷しうるという問題点が発生しうるためである。
【００５０】
このように焼成された焼成結果物は、必要に応じて活性化ステップを経る。前記活性化ステップの一具現例によれば、熱処理工程を通じてフィルム状に硬化されうる溶液、例えば、ポリイミド系高分子を含む電子放出源の表面処理剤を前記焼成結果物上に塗布した後、これを熱処理した後、前記熱処理で形成されたフィルムを剥離する。活性化ステップの他の具現例によれば、所定の駆動源で駆動されるローラの表面に接着力を有する接着部を形成して、前記焼成結果物の表面に所定の圧力で加圧することで活性化工程を行ってもよい。このような活性化ステップを通じ、ナノサイズを有する無機物は、電子放出源の表面に露出されるか、または垂直配向されるように制御されうる。
【００５１】
前記製造過程によって得られた本発明の電子放出源は、カーボン系物質と、平均粒径が１０ないし１０００ｎｍであるＡｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２からなる群より選択された一種以上の金属酸化物とを含む。場合によっては、無鉛フリットを更に含みうる。
【００５２】
また、本発明の電子放出源は、カーボン系物質と無鉛フリットとを構成成分として含有することが好ましい。
【００５３】
本発明によれば、酸素ガス存在下での焼成によって、電子放出源形成用の組成物のうち、炭素を含有した有機化合物は、より効果的に熱分解され、これは、焼成後、電子放出源に存在する残炭の含量が著しく減少する結果をもたらすためである。
【００５４】
このような本発明の電子放出源は、好ましくは５Ｖ／μｍで４００ないし１１００μｍ／ｃｍ２の電流密度、より好ましくは、６００ないし１１００μｍ／ｃｍ２の電流密度を有する。このような電流密度を有する本発明の電子放出源は、ディスプレイ素子またはバックライトユニットとして使用される電子放出素子に適している。
【００５５】
前記したような本発明の電子放出源を含む電子放出素子の一具現例を、図１に例示する。
【００５６】
図１は、本発明に係る多様な電子放出素子に含まれる、３極冠構造の電子放出素子の断面図を概略的に示している。図１に示す電子放出素子２００は、上板２０１と下板２０２とを備え、前記上板２０１は、上面基板（第２基板）１９０、前記上面基板の下面１９０ａに配置されたアノード電極１８０、及び前記アノード電極の下面１８０ａに配置された蛍光体層１７０を備える。
【００５７】
前記下板２０２は、内部空間を有するように所定の間隔で離れて、前記上面基板１９０と対向して平行に配置される下面基板（第１基板）１１０と、前記下面（第１基板）基板１１０上に縞状に配置されたカソード電極１２０と、前記カソード電極１２０と交差するように縞状に配置されたゲート電極１４０と、前記ゲート電極１４０と前記カソード電極１２０との間に配置された絶縁体層１３０と、前記絶縁体層１３０と前記ゲート電極１４０との積層体同士の間に形成された電子放出源ホール１６９と、前記電子放出源ホール１６９内に配置されて前記カソード電極１２０と通電され、前記ゲート電極１４０より低く配置される電子放出源１６０と、を備える。前記電子放出源１６０についての詳細な説明は前記した通りであり、その説明を省略する。
【００５８】
前記上板２０１と下板２０２は、大気圧より低い圧力の真空で保持され、前記真空により発生する前記上板と下板との間の圧力を支持し、発光空間２１０を区画するようにスペーサ１９２が前記上板と下板との間に配置されうる。
【００５９】
前記アノード電極１８０は、前記電子放出源１６０から放出された電子の加速に必要な高電圧を印加して、前記電子を前記蛍光体層１７０に高速で衝突させる。前記蛍光体層の蛍光体は、前記電子により励起されて、高エネルギーレベルから低エネルギーレベルに落ちつつ、可視光などを放出する。
【００６０】
前記ゲート電極１４０は、前記電子放出源１６０から電子を容易に放出させる機能を担当し、前記絶縁体層１３０は、前記電子放出源ホール１６９を区画し、前記電子放出源１６０と前記ゲート電極１４０とを絶縁する機能を担当する。
【００６１】
本発明の電子放出素子は、図１に示すような３極冠構造の電子放出素子を例として説明したが、本発明は、３極冠構造だけでなく、２極冠をはじめとする他の構造の電子放出素子も含みうる。さらに、ゲート電極がカソード電極の下部に配置される電子放出素子、放電現象によって発生すると推定されるアークによるゲート電極及び／またはカソード電極の損傷を防止し、電子放出源から放出される電子の集束を保証するためのグリッド／メッシュを備える電子放出素子にも使用されうる。一方、前記電子放出素子の構造をディスプレイ装置に応用することももちろん可能である。
【実施例】
【００６２】
以下、本発明の好ましい実施例及び比較例を記載する。下記実施例は、本発明を更に明確に表現する目的で記載されるものであり、本発明の内容が下記実施例に限定されるものではない。
【００６３】
（実施例１）
テルピネオール１０ｇにＣＮＴ（ＭＷＮＴ、株式会社日進ナノテック製）粉末１ｇ、Ａｌ２Ｏ３（粒径：５００ｎｍ）１０ｇ、ポリエステルアクリレート５ｇ、ベンゾフェノン５ｇを添加した後、攪拌して電子放出源形成用の組成物を製造した。
【００６４】
（実施例２）
Ａｌ２Ｏ３の代わりにＴｉＯ２を使用したことを除いては、製造例１と同じ方法によって実施して電子放出源組成物を準備した。
【００６５】
（実施例３）
Ａｌ２Ｏ３の代わりにＳｎＯ−Ｐ２Ｏ−フリットを使用したことを除いては、製造例１と同じ方法によって実施して電子放出源組成物を準備した。
【００６６】
（比較例１）
Ａｌ２Ｏ３の代わりに鉛含有フリットであるＰｂＯを使用したことを除いては、製造例１と同じ方法によって実施して電子放出源組成物を準備した。
【００６７】
前記製造例１ないし３及び比較製造例１によって製造された電子放出源の組成物１ｇずつ定量してサンプルを作った。各サンプルを４５０℃の窒素ガス雰囲気下で５時間１次焼成した後、４５０℃の空気雰囲気で２次焼成を実施した。１次焼成後、そして２次焼成後に電子放出量をそれぞれ測定した結果、およびそれらの差を計算した結果を下記表１に残存率で表示した。
【００６８】
【表１】
2006244995.tif 000003
【００６９】
前記表１から分かるように、比較製造例１の場合は、２次焼成後に電子放出量が著しく減少するのに対し、製造例１ないし３の場合は、２次焼成後にも電子放出量が良好に維持された。
【００７０】
前記電子放出源形成用の組成物製造時に使用されたＡｌ２Ｏ３及び無鉛フリットの付加効果を調べるために、下記実験例を実施した。
【００７１】
［テスト１］
ＣＮＴ、ＣＮＴとＡｌ２Ｏ３との混合物及びＡｌ２Ｏ３の３つの試料の示差熱分析（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎａｌｙｓｉｓ；ＤＴＡ）を実施し、その分析結果を図２に表した。
【００７２】
［テスト２］
ＣＮＴ、ＣＮＴと無鉛フリットとの混合物、及び無鉛フリットの３つの試料の示差熱分析を実施し、その分析結果を図３に表した。
【００７３】
［テスト３］
ＣＮＴ、ＣＮＴと鉛含有フリットであるＰｂＯとの混合物、及び鉛含有フリットであるＰｂＯの３つの試料の示差熱分析を実施し、その分析結果を図４に表した。
【００７４】
図４を参照すると、ＣＮＴの劣化を促進する鉛含有フリットを使用した場合は、ＣＮＴ対比発熱ピークを低い温度で移動させることに対し、図２及び図３から分かるように、Ａｌ２Ｏ３及び無鉛フリットを使用すれば、ＣＮＴ対比発熱ピークが高い温度で移動されることから見れば、ＣＮＴの劣化を効果的に抑制することが分かった。
【００７５】
（実施例４）
前記製造例１から得た電子放出源形成用の組成物を、Ｃｒゲート電極、絶縁膜及びＩＴＯ電極が備えられた基板上の電子放出源の形成領域に印刷した後、パターンマスクを利用して２０００ｍＪ／ｃｍ２の露光エネルギーで平行露光器を利用して照射した。露光後にアセトンを利用して現像し、４５０℃の温度及び酸素と窒素との混合ガス（酸素濃度が約１０００ｐｐｍ）の存在下で焼成して電子放出源を形成した。
【００７６】
その後、蛍光膜とアノード電極としてＩＴＯとを採用した基板を、前記電子放出源が形成された基板と配向されるように配置し、両基板の間には基板間のセルギャップを維持するスペーサを形成して電子放出素子を完成した。
【００７７】
（実施例５）
前記実施例１から得た電子放出源形成用の組成物の代わりに、実施例２から得た電子放出源の組成物を使用したことを除いては、実施例４と同様に実施して電子放出素子を完成した。
【００７８】
（実施例６）
前記実施例１から得た電子放出源形成用の組成物の代わりに、実施例３から得た電子放出源の組成物を使用したことを除いては、実施例４と同様に実施して電子放出素子を完成した。
【００７９】
（比較例２）
前記実施例１から得た電子放出源の組成物の代わりに、前記比較例１から得た電子放出源の組成物を使用したことを除いては、実施例４と同じ方法で実施して電子放出素子を完成した。
【００８０】
前記実施例１ないし実施例３及び比較例１によって製作された電子放出素子の電流密度を、パルスパワーソースと電流計とを利用して測定した。
【００８１】
測定結果、実施例１ないし実施例３の電子放出素子は、比較例１の場合と比較して、電流密度の特性が改善されて電子放出の特性が向上するということがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、電子放出源に関連した技術分野に好適に適用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明の電子放出素子の一実施例を概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の製造例１によって電子放出源形成用の組成物製造時に使用されたＡｌ２Ｏ３、無鉛フリット、鉛含有フリットの示差熱分析の結果を表すグラフである。
【図３】本発明の製造例３によって電子放出源形成用の組成物製造時に使用されたＡｌ２Ｏ３、無鉛フリット、鉛含有フリットの示差熱分析の結果を表すグラフである。
【図４】本発明の比較製造例１によって電子放出源形成用の組成物製造時に使用されたＡｌ２Ｏ３、無鉛フリット、鉛含有フリットの示差熱分析の結果を表すグラフである。
【符号の説明】
【００８４】
１１０    下面基板、
１２０    カソード電極、
１３０    絶縁体層、
１４０    ゲート電極、
１６０    電子放出源、
１６９    電子放出源ホール、
１７０    蛍光体層、
１８０    アノード電極、
１８０ａ    アノード電極の下面、
１９０    上面基板、第２基板、
１９０ａ    上面基板の下面、
１９２    スペーサ、
２００    電子放出素子、
２０１    上板、
２０２    下板、
２１０    発光空間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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